تحلیل تجربی و اجزاء محدود فرآیند اکستروژن معکوس گرم پریفرم مخزن فولادی میکروآلیاژی وانادیم‌دار برای تعیین دمای پیشگرم بهینه

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 12، دوره 10، شماره 36 - شماره پیاپی 4، تیر 1398، صفحه 157-172   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمدحسین آذرمی¹؛ محمد بیات²؛ مجید بلباسی^{* 3}

¹کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، تهران، ایران

²استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، تهران، ایران

³استادیار، گروه مهندسی نفت، معدن و مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 22 مهر 1397،  تاریخ بازنگری: 03 تیر 1398،  تاریخ پذیرش: 04 تیر 1398 

چکیده

در این پژوهش تاثیر دمای پیشگرم بیلت بر نیروی انجام فرآیند اکستروژن معکوس گرم یک مخزن از جنس فولاد میکروآلیاژی وانادیم دار، مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا رفتار تغییر شکل پلاستیک فولاد مورد نظر توسط آزمون فشار گرم در دماهای 850 تا ℃ 1250 تحت نرخ کرنش های مختلف به دست آمد. سپس با کمک این داده ها فرآیند اکستروژن معکوس برای مخزن مورد نظر با روش اجزاء محدود در محدوده دمایی ذکر شده شبیه سازی شد. نتایج آزمون فشار گرم و اجزاء محدود نشان داد که با افزایش دمای پیشگرم از 850 به ℃ 1250، مقدار تنش بیشینه از 200 بهMPa 42 کاهش می یابد و نیروی انجام فرآیند اکستروژن معکوس گرم از 247 به Ton 43 کاهش پیدا می کند. در ادامه، ریزساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت که هیچگونه عیبی در ریزساختار آنها مشاهده نگردید. در نهایت باتوجه به نیروی محاسبه شده وارد به سنبه در فرآیند اکستروژن معکوس گرم در دمای ℃ 1200 به مقدار Ton 48 و تنش بیشینه بدست آمده در آزمون فشار گرم به مقدارMPa 53، فرآیند اکستروژن معکوس گرم بر روی بیلت فولادی در دمای پیشگرم ℃ 1200 در کارگاه انجام شد که تغییرشکل بیلت به پریفورم مخزن بدون ایجاد انحراف ابعادی، چین خوردگی و ترک صورت گرفت.

کلیدواژه‌ها

آزمون فشار گرم؛ روش اجزاء محدود؛ اکستروژن معکوس گرم؛ پریفرم؛ دمای پیشگرم

عنوان مقاله [English]

Experimental and finite element analysis of hot backward extrusion process of vanadium microalloyed steel preform for determining optimum preheat temperature

نویسندگان [English]

mohammad hoseyn Azarmi¹؛ mohammad bayat²؛ majid belbasi³

¹Department of mechanic engineering, Islamic Azad University, Emam khomeyni Yadegar branch, Tehran, Iran

²Department of mechanic engineering, Islamic Azad University, Emam khomeyni Yadegar branch, Tehran, Iran.

³Department of Materials,Engineering faculty, Islamic Azad University Central Tehran Branch , Tehran , Iran

چکیده [English]

In this research, the effect of billet preheat temperature on the forming force value in hot backward extrusion process for a preform made of vanadium micro alloyed steel is studied. The plastic deformation behavior of steel using hot compression test at temperatures of 850℃ to 1250℃ under different strain rates is obtained. Then on the basis of these data, the hot backward extrusion process for the desired vessel in the same temperature range is simulated using finite element method. The results of the hot compression test and finite element, show that with increasing the preheat temperature from 850℃ to 1250℃, the maximum stress reduced from 200 MPa to 42 MPa and the required force for hot extrusion process is reduced from 247 to 43 Ton, respectively. In addition, the microstructure of the samples was examined by optical microscopy and no defect was observed in microstructure. Finally, according to result of calculated force in hot extrusion process on billet with 1200℃ preheat temperatures was carried out in the workshop and deformation of billet to perform was carried out without dimensional distortion wrinkles and crack.

کلیدواژه‌ها [English]

hot compression test, Finite element method, hot backward extrusion, preform, preheat temperature

مراجع

[1] B. Eghbali, A. Abdollah-Zadeh, "Strain-induced transformation in a low carbon microalloyed steel during hot compression testing", J. Scrip. Mater. Vol. 54, pp. 1205-1209, 2006.

 

[2]        S. M. Ebrahimi, "Investigation on the effects of preheat temperature on the microstructure of the backward extrusion of Al2124",InternationalAluminum Conference 2009 ,  2009, Tehran, Iran.

[3]        S. Enayati, S. A. A. A. Mousavi, S. M. Ebrahimi, M. Belbasi, M. S. Bayazidi, "Effects of temperature and effective strain on the flow behavior of Ti–6Al–4V", Journal of the Franklin Institute, Vol. 348, No. 10, pp. 2813-2822, 2011.

[4]        F. Parvizian, T. Kayser, C. Hortig, B. Svendsen, "Thermomechanical modeling and simulation of aluminum alloy behavior during extrusion and cooling", Journal of materials processing technology, Vol. 209, No. 2, pp. 876-883, 2009.

[5]        R. Mei, Y. Du, L. Bao, X. Zhang, B. Zhang, Z. Zhou, "Study on hot deformation behavior of 7085 aluminum alloy during backward extrusion process, Modelling and Simulation in Engineering", Vol. 2015, pp. 4, 2015.

]6 [مجید میسمی، بررسی رفتار کارگرم فولاد کم آلیاژ استحکام بالا میکروآلیاژ شده با وانادیم (H250)، دانشگاه تهران، تهران، 1389 .

 

]7 [محبوبه پویامنش، بیت اله اقبالی، غلامرضا ابراهیمی، محمد سعادتی، مقایسه رفتار تغییرشکل گرم دو نوع فولاد زنگ نزن دوفازی ریختگی، مجله مواد نوین، جلد 1شماره 2، صفحه 54-49 .

[8] N. Ogawa, M. Shiomi, K. Osakada, "Forming limit of magnesium alloy at elevated temperatures for precision forging", International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 42, No. 5, pp. 607-614, 2002.

 [9]       T. Philip, T. McCaffy, Metals handbook, ASM International Materials Park, OH, 1990.

[10]      ASTM E209, Standard practice for compression tests of metallic materials at elevated temperatures with conventional or rapid heating rates and strain rates, 1981.

[11] T.L. Bergman, and F.P. Incropera, Introduction to heat transfer, John Wiley & Sons, 2011.

[12] W.F. Brown, C. Ho, H. Mindlin, Aerospace Structural Metals Handbook, Handbook operations, 1979.

[13]      Y.-C. Lin, M.-S. Chen, J. Zhang, "Modeling of flow stress of 42CrMo steel under hot compression", Sci. Eng, Vol. A 499 pp. pp. 88-92, 2009.

[14] ASTM E 883, Standard Guide for Reflected–Light Photomicrography, 2002.